Страница:Радиолюбитель 1928 г. №09.djvu/13

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


Ультра-короткие волны в физике и радиотехнике

III. Эпоха Гертца

В ТЕЧЕНИЕ почти сорока лет олектро- магпитиал теория света оставалась сух oft кабинетной выдумкой Ученые времен Максвелла всячески препятствовали слиянию двух таких, казалось, чуждых друг другу 'областей, как оптика и уче- ппе об электричестве.

В 1887 году, Гельмгольц об'явил конкурс па премию, пос'авив задачей опытную проверку электромагнитной теории. Мы знаем, что молодой ученик Гельмгольца Генрих Гертц ио только блестяще решил ее в 1888 году, но и положил великий почив,—первый камень в развитии радиотехники. •

Задавшись целью опытным путем проверить электромагнитную теорию, Гертц пошел в своей р|боте по пути получения сверх-быстрых токов смещения. Еще Максвелл ука ал, что токи смещения могут быть обнаружены лишь при условии достаточной частоты; открытый колебательный контур, построенный Герт- цем позволил это сделать. Как известно, первый вибратор Гертца был очень прост: два латунных цилиндрика длиной по 12 см с шарообразными концами, между которыми и происходил искровой разряд. Заряды подавались обыкновенным индуктором. Гертц же применил впервые для обнаружения действия вибратора на рас- стом вин резонатор—контур, настроенный в резонанс с вибратором. Резонанс определялся здесь проскакиваппем искорки через разрыв в этом контуре, находящемся вблизи работающего вибратора. О этой приемно-передающей системой, Гертц убедился, что вибратор и служит источником того электромагнитного возмущения, о котором учил Максвелл, и что последнее передается к резонатору па гораздо большее расстояние, чем это требует простая индукция. Теперь мы знаем, что это верно, по крайней мере, в, пределах десятков тысяч километров!

Свободные колебания проводников

Чтобы охарактеризовать полученные колебания, Гертцу было надо измерить их период, но он не мог этого сделать по очеиь простой причине, которую мы сейчас узнаем. Это препятствие побудило Гертца к следующему самостоятельному шагу.

Колебательными движениями проникнута вся природа, окружающая нас. На возможность электричества свободно колебаться при разряде конденсатора че рез самоиндукцию указал еще Гельмгольц в 60-х годах прошлого века. Томсон истолковал математически это явление, а впервые наглядно показал колебательный характер искры Феддерсон в 1861 г., в своем известном опыте с вращающимся зеркалом. Свет от искры отражается вращающимся вогнутым зеркалом иа фото- графическрю пластинку. Если бы искра была непрерывна, отраженный свет растянулся бы в одну непрерывную полоску. Но в контуре происходят колебания в ту и другую сторону, попеременно, и искра много раз за время одного разряда тухнет и вновь вспыли- вает. Полиска отраженного света полу- см. „р. л.“ /е 8.

Ю. Ралль

чается соответственно изборпжденпой. Фотографическая пластинка обнаруживала у Феддерсона 15—20 затухающих колебаний при каждом разряде. Измеряя расстояние между соседними бороздками, можно было узнать период, а, след* ва- тельио, и частоту колебаний. Феддерсон имел дело с различными контурами и мог наблюдать колебания с периодом от 0,0008 до 0,000002 сек., чему на нашем языке соответствует длина волны от 24 км до 60 м. При дальнейшем повышении частоты расскаленный газ иск| ы не успевал охладиться, и отде 1ьные изображения сливались. Надо, кстати сказать, что все эти опыты велись при помощи разряда больших батарей че.рез емкость и самоиндукцию. Лишь в 1867 году тот- же Гельмго.н ц указал более совершенный способ катушки Румкорфа с конденсатором во вторичной цепи и Шиллер и Коли исследовали колебания таких систем.

Невольный вопрос—почему же все эти весьма опытные исследователи не получили убедительного подтверждения электромагнитной теории света задолго до Гертца? Это отчасти объясняется тем, что колеблющиеся контуры того времени были замкнутые. Энергия колебательных движений электричества из них почти не передавалась в окружающее пространство и всякое действие таких контуров на расстояние, будучи ничтожным, не вызывало вопросов. Открытый контур Гертца, наоборот, служил хорошим насосом, перекачивающим электрические силы далеко в пространство, во всяком случае так далеко, что сим этот факт должен был привлечь внимание экспериментатора.

Гертц прекрасно понял значение коротких и ультра-коротких волн, для об'ясне- ния природы света и намеренно уменьшал геометрические размеры своих вибраторов. Дливы их волн были гораздо меньше 60 м, и метод Феддерсопа для измерения периода, здесь ое годился. Тогда Гертц был вынужден измерить впервые ве период а длину распространяющейся вдоль провода волны и получил для этого электрические стоячие волны.

Стоячие волны

Стоячие волпы есть одни из основных методов техники коротких волн.

Мы знаем, что различные волны, встречаясь, интерферируют. Простейшим случаем интерференции будет тот, когда волны, распространяясь из одного источника, идут вдоль провода, отражаются от его конца и направляются обратно, интерферируя со вновь приходящими. Здесь образуются стоячие волпы. В некоторых точках провода амплитуда сдо- лается равной нулю. Такие места называются узлами. Точки, где амплитуда будет максимальной; называются пучностями. Итак, па проводе в различных его местах образуются узлы и пучности, правильно чередуясь. Расстояние между соседними узлами или пучностями равно полуволне. Измеряя геометрическое расстояние между узлами или пучностями стоячих волн на проводе, хотя бы при помощи гейслоровой

трубки, можно измерить лляпу волпы дашшх колебаний.

Итак, Гертц заставлял волны, возбуждаемые вибратором, итти вдоль длинной проволоки и отражаться от ее конца, или же — свобдио распространяться в пространстве и отражаться от большого металлического зеркала. Исследуя резонатором расстояния между узлами и пучностями, он нашел для’ своего^ первого вибратора А = 9 м. Это был первый в мире коротко волновой передатчик.

В 1889 году Лехер предложил гораздо более совершенную систему проводов, дли измерения стоячих волн. Систему Лехера, а также метод свободной интерференции Больтуманпа мы рассмотрим в будущем.

Мы говорили уже, что Гертц оценил достоинства коротких волн для иллюстрации световых явлений. Действительно, большинство из последних требует применения зеркала. Зеркалом же в физике называется достаточно гладкая поверхность, во всяком случае большая, чем длина волпы тех колебаний, которые оно предназначено отражать. Понятно, что строить зеркала для длинных волн и затруднительно и дорого. Гертц за время своей, к сожалению, рано оборвавшейся работы над электромагнитными волнами, построил ие мало различных вибраторов. Наименьшая длина волпы, которую он получил, равнялась 24 см. В частности, для А = 60 см он построил два параболических зеркала, высотой в два метра и воспрг извел с -ними почти все оптические явления. Вибратор помещался в фокусе одного из зеркал, резонатор—в фокусе другого. Таким путем Гертц получил резко направленную передачу.

Чрезвычайная плодотворность этого великого исследователя поставила его пионером во многих областях радиотехники. Мы совершенно не можем остановиться на его разнообразных опытах, прекрасно изложенных в его собственных записках. Одно несомненно — Гертц создал целую эпоху в развитии учения о лучистой энергии. Не преследуя задач чисто исторического обзора радиотехпики, мы со- зиательпо не упоминали до сих пор о А. С. Попове, считающимся по праву осп< вопо.южником радиодела. Оставив излишний патриотизм, падо сознаться, что последний почти и не мог внести особенно цениого, кроме антенны, в мировую радиотехнику. Большая вина лежит на об1ективеых условиях старой России. Только практический и реальный гений Запада сдвинул радио с мертвой точки и дал ему практическую установку.

Скорость электромагнитных волн

Прежде мы видели, что Максвелл нашел из совершенно отвлеченных соображений, что электромагнитное возмущение должно распростраияться со скоростью спета. Ио и и Максвеллу, ил даже Готцу не удалось доказать ото опытным путем. Множество последователей этих ученых сделала не мало важных открытий и усовершенствований. И в первую очередь были поставлены опыты, позволяющие определить скорость электромагнитных